次世代AIで磁性材料のエネルギー損失の原因を解明~省エネルギーな次世代EV開発への応用に期待~

2025-07-15 東京理科大学

次世代AIで磁性材料のエネルギー損失の原因を解明~省エネルギーな次世代EV開発への応用に期待~

ChatGPT:
東京理科大学・筑波大学・岡山大学・京都大学の共同研究チームは、無方向性電磁鋼板(NOES)のエネルギー損失(鉄損)原因を、説明可能AI「拡張型自由エネルギーモデル」で可視化しました。この手法はトポロジーと熱力学の自由エネルギー概念を組み合わせ、顕微鏡画像上で損失が特に大きい磁壁の位置や種類を差別して“見える化”。800枚超の磁区画像解析により、ピン止め現象が損失を促進・抑制する磁壁を識別することに成功しました。これはミクロ構造から巨視的機能まで定量接続するAIによる解析であり、EVモーターの効率改善に直結する画期的成果です。今後は半導体や電池材料など広範な環境エネルギー材料にも応用展開が期待されます。成果は2025年7月15日付で『Scientific Reports』にオンライン掲載。

<関連情報>

特徴拡張されたギンツブルグ・ランダウ自由エネルギーフレームワークによる非方向性電磁鋼板のエネルギー損失起源の自動識別 Automated identification of the origin of energy loss in nonoriented electrical steel by feature extended Ginzburg–Landau free energy framework

Michiki Taniwaki,Ryunosuke Nagaoka,Ken Masuzawa,Shunsuke Sato,Alexandre Lira Foggiatto,Chiharu Mitsumata,Takahiro Yamazaki,Ippei Obayashi,Yasuaki Hiraoka,Yasuhiko Igarashi,Yuta Mizutori,Sepehri Amin Hossein,Tadakatsu Ohkubo,Hisashi Mogi & Masato Kotsugi
Scientific Reports  Published:15 July 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-025-00357-z

Abstract

This study presents the automated identification of the complex magnetization reversal process in nonoriented electrical steel (NOES) using the feature extended Ginzburg–Landau (eX-GL) free energy framework. eX-GL provides a robust connection between microscopic magnetic domains and macroscopic magnetic hysteresis using a data science perspective. This method employs physically meaningful features to analyze the energy landscape, providing insights into the mechanisms behind function. We obtained features representing both the microstructure and energy of the domain wall. The causes of iron loss were traced to the original domain structure, through which we could successfully distinguish and visualize the role of pinning as a promoting and resisting factor. We found that the reversal process was governed not only by general grain boundary pinning but also by segmented magnetic domains within the grain. This method revealed the complex interplay between magnetism and metallography and introduced a new means for transformative material design, bridging structures and functions.

0403電子応用
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